1.Daya, Tekanan Bendalir & Prinsip Berkaitan
Daya ialah tolakan atau tarikan yang boleh mengubah bentuk, kelajuan atau arah gerakan objek.
Konsep berkaitan gerakan:
- Inersia — kecenderungan objek mengekalkan keadaan asal; berkadar dengan jisim.
- Momentum = jisim × halaju, dan dikekalkan dalam perlanggaran sistem tertutup.
- Hukum Newton Kedua — F = ma.
Tekanan ialah daya per unit luas, P = F/A. Luas kecil memberi tekanan tinggi, sebab itu paku tajam mudah menembusi kayu, manakala tapak kereta kebal yang luas mengurangkan tekanan atas tanah lembut.
Tekanan dalam cecair P = hρg bertambah dengan kedalaman dan ketumpatan, dan bertindak sama rata ke semua arah.
Tiga prinsip penting:
- Prinsip Pascal — tekanan pada cecair tertutup dipindahkan sama rata; asas sistem hidraulik.
- Prinsip Archimedes — daya apung sama dengan berat bendalir yang disesarkan; menerangkan objek terapung.
- Prinsip Bernoulli — tekanan bendalir berkurang apabila lajunya bertambah; menerangkan daya angkat sayap kapal terbang.
2.Gerakan Linear, Hukum Newton & Keabadian Momentum
Momentum ialah hasil darab jisim dengan halaju sesuatu objek, iaitu p = mv, dan ia merupakan kuantiti vektor yang mempunyai arah.
Kuantiti asas gerakan linear:
- Laju ialah jarak yang dilalui per unit masa (kuantiti skalar).
- Halaju ialah sesaran per unit masa dalam arah tertentu (kuantiti vektor).
- Pecutan ialah kadar perubahan halaju. Nyahpecutan ialah pecutan bernilai negatif apabila objek semakin perlahan.
Tiga Hukum Gerakan Newton:
- Hukum Pertama (inersia) — objek kekal pegun atau bergerak dengan halaju seragam kecuali dikenakan daya luar. Sebab itu penumpang terhumban ke hadapan apabila bas berhenti mengejut, dan tali pinggang keledar diperlukan.
- Hukum Kedua — daya bersih berkadar dengan kadar perubahan momentum, F = ma. Daya yang sama menghasilkan pecutan lebih kecil pada objek yang lebih berat.
- Hukum Ketiga — setiap tindakan mempunyai tindak balas yang sama magnitud tetapi bertentangan arah.
Prinsip keabadian momentum: jumlah momentum sebelum perlanggaran atau letupan sama dengan jumlah momentum selepasnya, jika tiada daya luar bertindak.
- Senapang tersentak ke belakang apabila peluru ditembak ke hadapan.
- Roket terdorong ke atas apabila gas ekzos dipancut ke bawah dengan laju.
Berat ialah daya graviti yang bertindak pada objek, W = mg, dan diukur dalam newton. Jisim pula ialah kuantiti jirim dalam objek, diukur dalam kilogram, dan tidak berubah di mana-mana tempat.
3.Contoh & Kesilapan Lazim: Tekanan dan Hidraulik
Soalan pengiraan daya dan tekanan memerlukan unit yang konsisten. Tulis formula, gantikan nilai dan nyatakan unit pada jawapan akhir.
- Tukar luas kepada m² sebelum mengira tekanan dalam pascal: 1 cm² = 0.0001 m².
- Dalam soalan momentum, halaju ke arah bertentangan mesti diberi tanda negatif.
- Jangan keliru jisim (kg) dengan berat (N). Berat = jisim × g.
- Prinsip Pascal menerangkan sistem hidraulik, manakala prinsip Archimedes menerangkan keapungan. Pilih prinsip yang tepat untuk situasi yang diberi.
Contoh 1Dalam sebuah jek hidraulik, daya 50 N dikenakan pada omboh kecil yang berluas 0.02 m². Luas omboh besar ialah 0.5 m². Hitung daya yang terhasil pada omboh besar.Lihat jalan kerjaTutup
Tekanan pada omboh kecil = 50 ÷ 0.02 = 2500 Pa. Mengikut prinsip Pascal, tekanan yang sama dipindahkan ke omboh besar. F₂ = 2500 × 0.5 = 1250 N. Daya kecil 50 N digandakan menjadi 1250 N kerana luas omboh besar 25 kali luas omboh kecil.
Contoh 2Seorang penyelam berada pada kedalaman 10 m di dalam air tawar. Ketumpatan air ialah 1000 kg m⁻³ dan g = 10 N kg⁻¹. Hitung tekanan yang disebabkan oleh air pada kedalaman itu.Lihat jalan kerjaTutup
P = hρg = 10 × 1000 × 10 = 100 000 Pa (atau 100 kPa). Nilai ini ialah tekanan akibat air sahaja; jumlah tekanan yang dialami penyelam lebih tinggi kerana tekanan atmosfera turut bertindak pada permukaan air.